eng
Выпуск #1/2015
П.Горелов, П.Ляхов
Автоматизация пробоподготовки для лабораторных исследований
Автоматизация пробоподготовки для лабораторных исследований
Просмотры: 3552
Если спросить любого сотрудника аналитической лаборатории, сколько рабочего времени ежедневно занимает такая простая операция, как пипетирование, то после некоторого размышления он ответит, что достаточно много. Знатоки утверждают, что персонал лаборатории проводит за этим занятием около 500 часов в год, или два часа в день. Это означает, что четвертая часть рабочего дня посвящена череде повторяющихся манипуляций, требующих концентрации внимания. Их можно эффективно выполнять с помощью автоматических станций для дозирования. Автоматизация лабораторных процессов позволяет существенно повысить качество проводимых анализов и практически исключает возможность ошибки.
Теги: analytical laboratory automatic pipetting station pcr автоматическая станция для пипетирования аналитическая лаборатория пцр
Автоматизированные дозирующие станции по принципу базовой технологии дозирования условно можно разделить на контактные и бесконтактные системы. Разница между этими системами очевидна: контактные дозаторы прикасаются к поверхности контейнера, например, микропланшеты, а бесконтактные дозаторы впрыскивают жидкость в лунки, не касаясь поверхности микропланшеты. Контактные технологии менее распространены и используются в основном для биопринтинга биомолекул на мембранах или биочипах. Бесконтактные технологии встречаются гораздо чаще. Типичные бесконтактные дозирующие системы основаны на технологии струйной печати с использованием наконечников и автоматических дозирующих устройств для подачи жидкости [1].
Автоматическое дозирующее устройство
Дозирующее устройство, как правило, перемещается в горизонтальном и вертикальном направлении по заданным координатам с погрешностью от 10 до 100 мкм. В современных дозирующих системах обычно контейнер (например, микропланшета) находится в неподвижном состоянии, а дозирующее устройство может двигаться. Тем не менее некоторые производители изготавливают системы с неподвижной дозирующей головкой и подвижным блоком с микропланшетой. Механические части и шаговые электродвигатели системы должны обеспечивать высокую точность позиционирования дозирующего устройства в соответствии с предварительно заданным положением. Однако высокая точность позиционирования не обеспечивает точности пипетирования, если само дозирующее устройство имеет высокую погрешность при впрыскивании жидкости. Именно дозирующее устройство – наиболее важная часть автоматической станции пробоподготовки.
Что касается ручных пипеток, то точность определяется тем, насколько близко объем пипетки приближается к целевому объему дозирования. Точность пипетирования можно охарактеризовать величиной коэффициента вариации (CV), который показывает, насколько схожи значения повторных измерений. Как правило, коэффициент вариации дозирующих устройств автоматических станций пробоподготовки меньше 5%.
Поскольку точность сильно зависит от диапазона рабочего объема насосов, которые подают жидкость к дозирующим головкам, а также от вязкости жидкости, производители для достижения большей точности дозирования рекомендуют изменять настройки станций пробоподготовки под конкретные объемы жидкости. Как и ручные пипетки, автоматические дозирующие станции нуждаются в периодической калибровке. В микролитровом диапазоне подходит простейший способ – гравиметрическое определение объема с помощью аналитических весов. При работе с меньшими объемами калибровка осуществляется с помощью спектрофотометрических, либо радиоизотопных методов.
Особенности пипетирования на автоматических станциях
Использование автоматических станций пробоподготовки для пипетирования микрообъемов позволяет уменьшить расход дорогостоящих реагентов. Тем не менее при работе со сверхмалыми объемами возникает ряд проблем. Основная из них связана с испарением жидкости при дозировании нанообъемов. Простейший способ решения задачи – пластинчатые уплотнения. Однако фольга, используемая в уплотнениях, может засорить наконечник в момент прокалывания уплотнения. Чтобы избежать этого, исследователи университета штата Огайо установили в дозирующую головку датчик, регистрирующий данные по относительной влажности окружающей среды. Автоматическую станцию можно установить в камере или комнате с контролируемой влажностью, чтобы уменьшить испарение [1].
Жидкости большой вязкости, такие как кровь, до сих пор создают проблемы для работы дозирующего устройства. Они, как правило, текут в хаотичном турбулентном режиме через сопла дозирующей головки, что приводит к противоречивым результатам пипетирования. Единого способа решения этой проблемы нет, поэтому, чтобы достичь требуемой точности пипетирования, необходимо экспериментально подобрать оптимальную скорость потока жидкости.
В настоящий момент имеется широкий спектр автоматических станций для автоматизации лабораторных исследований – от небольших настольных полуавтоматических моделей типа CyBi-SELMA 96 (CyBio/Analytik Jena) до крупных автоматов размером с
комнату, проектируемых под конкретную задачу (табл.) [2–9].
Как видно из таблицы в настоящий момент предлагается широкий спектр автоматических станций, что позволяет сделать возможным автоматизацию под конкретную задачу каждой лаборатории.
Яркий пример – проведение исследований методом ПЦР (полимеразной цепной реакции) требует особых условий: быстроты, высокой степени чувствительности и специфичности, а также безопасности для персонала. Роботизация процесса пипетирования актуальна и в исследовательских лабораториях при крупных фармацевтических компаниях и в центрах лабораторной диагностики. Для выполнения подобных условий необходимо максимально автоматизировать лабораторные процессы.
Литература
1.Zähringer H. Product survey: Automated liquid handling. Fast, Precise and Accurate. – Lab Times Magazine, 2012, 5, p. 51–55.
2.CyBio - Liquid Handling. Automation. Service. URL: www.cybio-ag.de. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
3.Automated Liquid Handling. URL: www.agilent.com. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
4.The Onyx. URL: www.als-jena.de. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
5.VERSA automated liquid handling provides a flexible, reliable walk away solution. URL: www.aurora-instr.com. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
6.Research Automation. URL: www.beckmancoulter.com. Архивировано из первоисточника 2 февраля 2015.
7.I love PCR pipetting! Automated Real-Time PCR Pipetting Kits. URL: www.eppendorf.com. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2015.
8.Automated Liquid Handling Solutions. URL: www.gilson.com. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2015.
9.Laboratory Automation. URL: www.hamiltoncompany.com. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2015.
Автоматическое дозирующее устройство
Дозирующее устройство, как правило, перемещается в горизонтальном и вертикальном направлении по заданным координатам с погрешностью от 10 до 100 мкм. В современных дозирующих системах обычно контейнер (например, микропланшета) находится в неподвижном состоянии, а дозирующее устройство может двигаться. Тем не менее некоторые производители изготавливают системы с неподвижной дозирующей головкой и подвижным блоком с микропланшетой. Механические части и шаговые электродвигатели системы должны обеспечивать высокую точность позиционирования дозирующего устройства в соответствии с предварительно заданным положением. Однако высокая точность позиционирования не обеспечивает точности пипетирования, если само дозирующее устройство имеет высокую погрешность при впрыскивании жидкости. Именно дозирующее устройство – наиболее важная часть автоматической станции пробоподготовки.
Что касается ручных пипеток, то точность определяется тем, насколько близко объем пипетки приближается к целевому объему дозирования. Точность пипетирования можно охарактеризовать величиной коэффициента вариации (CV), который показывает, насколько схожи значения повторных измерений. Как правило, коэффициент вариации дозирующих устройств автоматических станций пробоподготовки меньше 5%.
Поскольку точность сильно зависит от диапазона рабочего объема насосов, которые подают жидкость к дозирующим головкам, а также от вязкости жидкости, производители для достижения большей точности дозирования рекомендуют изменять настройки станций пробоподготовки под конкретные объемы жидкости. Как и ручные пипетки, автоматические дозирующие станции нуждаются в периодической калибровке. В микролитровом диапазоне подходит простейший способ – гравиметрическое определение объема с помощью аналитических весов. При работе с меньшими объемами калибровка осуществляется с помощью спектрофотометрических, либо радиоизотопных методов.
Особенности пипетирования на автоматических станциях
Использование автоматических станций пробоподготовки для пипетирования микрообъемов позволяет уменьшить расход дорогостоящих реагентов. Тем не менее при работе со сверхмалыми объемами возникает ряд проблем. Основная из них связана с испарением жидкости при дозировании нанообъемов. Простейший способ решения задачи – пластинчатые уплотнения. Однако фольга, используемая в уплотнениях, может засорить наконечник в момент прокалывания уплотнения. Чтобы избежать этого, исследователи университета штата Огайо установили в дозирующую головку датчик, регистрирующий данные по относительной влажности окружающей среды. Автоматическую станцию можно установить в камере или комнате с контролируемой влажностью, чтобы уменьшить испарение [1].
Жидкости большой вязкости, такие как кровь, до сих пор создают проблемы для работы дозирующего устройства. Они, как правило, текут в хаотичном турбулентном режиме через сопла дозирующей головки, что приводит к противоречивым результатам пипетирования. Единого способа решения этой проблемы нет, поэтому, чтобы достичь требуемой точности пипетирования, необходимо экспериментально подобрать оптимальную скорость потока жидкости.
В настоящий момент имеется широкий спектр автоматических станций для автоматизации лабораторных исследований – от небольших настольных полуавтоматических моделей типа CyBi-SELMA 96 (CyBio/Analytik Jena) до крупных автоматов размером с
комнату, проектируемых под конкретную задачу (табл.) [2–9].
Как видно из таблицы в настоящий момент предлагается широкий спектр автоматических станций, что позволяет сделать возможным автоматизацию под конкретную задачу каждой лаборатории.
Яркий пример – проведение исследований методом ПЦР (полимеразной цепной реакции) требует особых условий: быстроты, высокой степени чувствительности и специфичности, а также безопасности для персонала. Роботизация процесса пипетирования актуальна и в исследовательских лабораториях при крупных фармацевтических компаниях и в центрах лабораторной диагностики. Для выполнения подобных условий необходимо максимально автоматизировать лабораторные процессы.
Литература
1.Zähringer H. Product survey: Automated liquid handling. Fast, Precise and Accurate. – Lab Times Magazine, 2012, 5, p. 51–55.
2.CyBio - Liquid Handling. Automation. Service. URL: www.cybio-ag.de. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
3.Automated Liquid Handling. URL: www.agilent.com. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
4.The Onyx. URL: www.als-jena.de. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
5.VERSA automated liquid handling provides a flexible, reliable walk away solution. URL: www.aurora-instr.com. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2015.
6.Research Automation. URL: www.beckmancoulter.com. Архивировано из первоисточника 2 февраля 2015.
7.I love PCR pipetting! Automated Real-Time PCR Pipetting Kits. URL: www.eppendorf.com. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2015.
8.Automated Liquid Handling Solutions. URL: www.gilson.com. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2015.
9.Laboratory Automation. URL: www.hamiltoncompany.com. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2015.
Отзывы читателей
